JPH01154524A - 酸化膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔（既　　要〕 半導体装置の製造における酸化膜の形成に係り。

とくに、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）膜の表面を酸化して酸
化珪素（ＳｉＯ□）膜を形成する方法に関し。

低温・短時間でＳｉ３Ｎ４膜表面にＳｉＯ□膜を形成可
能とすることを目的とし。

ＳｉＪ、膜が形成された半導体基板をオゾンを含む雰囲
気中に置くとともに該５ｉｔＮｎ膜に対してランプから
放射された熱線を照射することにより該Ｓｉ３Ｎ４膜の
表面を酸化してＳｉＯ□膜を形成することから構成され
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造における酸化膜の形成に係り
、とくにＳｉ３Ｎ４膜の表面を酸化してＳｉＯ□膜を形
成する方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の微細化にともなって不純物注入層が浅
くなる１頃向にある。集積回路の製造においては２種々
の工程で半４体基板が高温処理されるが、従来の炉を用
いる加熱方法では、温度上昇速度が低く、かつ、基板全
体が加熱されるために。

注入された不純物の再拡散が生じ、その結果として、不
純物注入層の深さを浅く保つ上で限界があった。

これに対して、半導体基板に赤外線を照射することによ
って加熱する方法が用いられるようになった。例えば２
石英管等の赤外線透過性の反応容器の周囲にハロゲンラ
ンプを配置しておき、このハロゲンランプを所定の短い
時間点燈することにより、前記反応容器中に設置されて
いる半導体基板を加熱する。いわゆるランプアニール法
である。

このような赤外線による加熱によれば、半導体基板表面
層を所定の温度に急速に昇温することができ、不純物注
入層の再拡散を防止する上で有効である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体メモリの製造において、電荷蓄積用のキャパシタ
を構成するＳｉ、Ｎ、膜の一部を酸化してその表面にＳ
ｉＯ□膜を形成することが行われる。これは、　Ｓｉ３
Ｎ４膜は誘電率が太き（、比較的大きなキャパシタ容量
が得られるが、ピンホールが多くリーク電流が多いため
に、このピンホールを緻密な５ｉＯｚ膜によって封じる
目的で行われるものであって、　　ＳｉＪ＜膜の酸化に
よって生成される５ｉＯｚ膜の厚さは９通常、　４０人
程度である。

Ｓ　ｉ　３　Ｎ、膜を酸素中でランプアニールすること
を試みたところ、　Ｓｉ３Ｎ４膜の酸化速度は、基板の
表面温度が１１００°Ｃで、１０人／２００ｓｅｃ程度
と推定される。した力（って、４０人のＳｉ０ｇ膜を得
るためには。

１０数分以上の熱処理が必要であることになる。このよ
うな高温・長時間の加熱は、ランプアニール法の短時間
処理と浅い不純物注入層の再拡散防止という特徴が有効
に利用されないので好ましくない。

本発明は、ランプアニール法により、低温・短時間で５
ｉＪｔｖ！、を酸化して厚いＳｉＯ□膜を形成可能とす
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、５ｉＪ４膜が形成された半導体基板をオゾ
ンを含む雰囲気中に置くとともに該Ｓｉ、Ｎ４膜に対し
てランプから放射された熱線を照射することにより該５
ｉＪ４膜の表面を酸化して５ｉ０２膜を形成することを
特徴とする１本発明に係る酸化膜の形成方法により達成
される。

〔作　用〕

オゾンを含む雰囲気中でＳｉＪ、膜を酸化することによ
り、ランプアニール法により、比較的低温・短時間で１
０００人程度変波ｉＯ□膜を形成することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施に用いた装置の概要構成を示す模
式図であって１例えば透明石英から成る赤外線透過性の
反応容器１の内部には２表面に図示しない厚さ約１００
人のＳｉ３Ｎ＜膜が形成された。

例えばシリコンウェハのような基板２が設置されている
。基板２は９例えば石英棒から成る支持部材３によりそ
の周囲を支えられ１反応容器１内の中央部に位置してい
る。

反応容器１の上下には、基板２を一様に熱線で照射する
ために９例えばハロゲンランプのような赤外線を放射す
るランプ４が複数本配置されている。一方２反応容器１
には９例えばマグネトロンを利用したオゾナイザ−のよ
うなオゾン発生装置５が接続されている。そして、酸素
ガス（０□）を流しながらオゾン発生装置５を起動する
と＋　０２の一部がオゾン（０３）に転換され、０□と
ともに反応容器１内に導入される。

上記のようにして反応容器１内にオゾンを導入しながら
、ランプ４により基板２表面を加熱することにより、第
２図（ａｌに示すように、基板２の表面に形成されてい
る５ｉＪａ膜が酸化され、第２図（′ｂ）に示すように
、その表面が次第に５ｉＯｚ膜に転換される。そして、
　５ｉ（１２膜の生成速度（酸化速度）は、温度が１１
００℃で約２０人／２００ｓｅｃと、オゾンを含まない
酸素雰囲気の場合の２倍以上に達する。

さらに、　１１５０℃では、約３０人／２００ｓｅｃと
オソ゛ンを含まない場合の３倍以上の酸化速度が得られ
る。

これにより、所望の厚さのＳｉＯ□膜を生成させるため
の熱処理時間を１７３に短縮できる。このことは。

表面加熱が主体であるランプアニールの特徴を生かす上
で存利である。

上記において、オゾナイザ−５を用いる代わりに１反応
容器１内に電極を設けて酸素プラズマを発生させること
によりオゾンを発生させてもよいが、荷電粒子の衝突に
よる基板２の損傷が一般には避けられない。

上記において、オゾン発生装置５に流入される酸素ガス
に水蒸気を添加することにより酸化速度を向上すること
ができる。水蒸気は１例えば酸素ガスを９８℃に加熱さ
れた水中を通したのちオゾン発生装置５に送り込むこと
によって添加する。水蒸気の添加効果の一例は低温化が
できることで。

水蒸気を添加しない場合に比べ約２００℃程度温度を下
げることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ランプアニール法により、比較的低温
・短時間で５ｉＪ４膜を酸化して厚い５ｉ（ｈを形成で
き、とくにに半導体メモリの電荷蓄積用キャパシタを構
成するＳｉ：ｌＮａ　ｇ電体層の特性向上に効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために用いた装置の　−概要
構成を示す模式図。 第２図（ａ）および（ｂｌはＳｉ３Ｎ、膜の酸化による
５ｉｎ２膜の生成を示す模式図 である。 図において。 ｌは反応容器。 ２は基板。 ３は支持部材。 ４はランプ。 ５はオゾン発生装置。 ６は５ｉＪ４膜。 ７はＳｉｎ、膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）窒化珪素膜が形成された半導体基板をオゾンを含む
   雰囲気中に置くとともに該窒化珪素膜に対してランプか
   ら放射された熱線を照射することにより該窒化珪素膜の
   表面を酸化して酸化膜を形成することを特徴とする酸化
   膜の形成方法。 ２）水蒸気を添加した酸素ガスをオゾナイザに通して生
   成されたオゾンを用いることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の酸化膜の形成方法。